CN107005078A - 调节整流装置和用于调节其输出电压的方法 - Google Patents

调节整流装置和用于调节其输出电压的方法 Download PDF

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Abstract

一种调节整流装置和用于调节其输出电压的方法，所述调节整流装置从三相交流电压发电装置接收输入，其中，每个相包括正周期和负周期。具有第一栅极端子的第一整流单元，与所述发电装置相连接，以整流所述三相交流电压的正周期。具有第二栅极端子的第二整流单元，与所述发电装置相连接，以整流所述三相交流电压的负周期。其中所述第二整流单元根据负载情况在整流模式和分流模式间切换。控制单元被配置成通过栅极控制信号控制所述第二整流单元，所述控制单元基于所述调节整流装置相对于电池连接情况下的第一预定电压或无电池情况下的第三预定电压的输出电压以及所述发电装置的所述三相交流电压的每个相的所述正周期和所述负周期，输出所述栅极控制信号。所述栅极控制信号通过控制所述第二整流单元的所述第二栅极端子，使所述第二整流单元能够在整流模式和分流模式间切换，其中当所述调节整流装置的输出电压大于电池连接情况下的所述第一预定电压或无电池情况下的第三预定电压时，所述栅极控制信号使所述第二整流单元切换至分流模式，以及由此，只要所述三相交流电压的对应相的所述正周期存在，则继续所述第二整流单元的分流。

Description

调节整流装置和用于调节其输出电压的方法
技术领域
本发明涉及调节整流装置和用于调节其输出电压的方法。更具体地说，本发明涉及一种基于金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)的汽车调节和整流装置，该装置用于有效地为电池充电以及为各种电气装置或电子装置(例如电子控制单元，Electronic Control Unit，ECU)、照明灯负载、各种传感器、螺线管或燃料喷射器等)供能。
背景技术
从过去许多年起，从交流电压到直流电压的电压整流非常普遍。二极管是最常见的部件，用于在半波模式或全波模式整流交流电压。对于汽车电池充电或为一些电池供电的负载供能，需要将直流电压调节到特定的限值，这被称为调节。为进行调节，需要使用串联型或分流型配置的闸晶管控制整流。分流型调节器在大功率应用中更常见。但由于闸晶管的高压降，基于SCR的分流型调节器的效率较低。
汽车调节整流器或电池充电器的新趋势基于MOSFET。这些基于MOSFET的调节整流器或电池充电器比SCR类型有效得多。然而，从电压稳定性和热效率方面对调节整流器(regulator rectifier,RR)的有效控制，变成了主要关注的问题。
类似地，现有技术文献US2011/0241611公开了一种电池充电器和在电池或负载的功耗无论怎样改变的情况下控制效率的方法。该文献公开了一种基于定时器的方法，用于控制MOSFET基本上避开因整流和分流模式间发生的瞬变而引起的不平衡相电压。这种技术主要用于提高电池充电器在整流模式和分流模式之间短时间段期间的效率。但是这种使用定时器控制MOSFET的方法在提供完全控制技术方面的效率不够高，因为在定时器阶段期间，单个相失去控制。
因此，提供一种改进的调节整流装置以克服上述缺点和/或提供各种其它好处和优势将是有益的。
发明内容
本发明的一个实施方式公开了一种调节整流装置，所述调节整流装置具有：源端子，所述源端子用于从发电装置接收三相交流电压，其中，每相包括正周期和负周期；多个具有第一栅极端子的第一整流单元，所述第一整流单元连接至所述发电装置以对所述三相交流电压的正周期整流；多个具有第二栅极端子的第二整流单元，所述第二整流单元连接至所述发电装置以对所述三相交流电压的负周期整流并且对三相交流电压的正周期进行分流，其中所述第二整流单元根据负载情况在整流模式和分流模式之间切换；控制单元，所述控制单元被配置为通过栅极控制信号控制所述第二整流单元，所述控制单元基于所述调节整流装置相对于电池连接情况下的第一预定电压和无电池情况下的第三预定电压中的任一者的输出电压、以及来自所述发电装置的所述三相交流电压的每相的所述正周期和所述负周期，输出所述栅极控制信号；所述栅极控制信号通过控制所述第二整流单元的第二栅极端子，使所述第二整流单元能够在整流模式和分流模式之间切换，其中，当所述调节整流装置的输出电压大于电池连接情况下的所述第一预定电压和无电池情况下的所述第三预定电压中的任一者时，所述栅极控制信号将所述第二整流单元切换至分流模式，以及由此，只要所述三相交流电压的对应相的所述正周期存在，则继续所述第二整流单元的分流。
所述控制单元包括相检测单元，所述相检测单元被配置为检测所述三相交流电压的每相的相对于第二预定电压的所述正周期和所述负周期，其中，所述相检测单元输出具有正脉冲和负脉冲的第三信号。
所述控制单元还包括第一电压检测单元，所述第一电压检测单元被配置为在电池连接的情况下相对于所述第一预定电压检测所述调节整流装置的所述输出电压。所述控制单元还包括第二电压检测单元，所述第二电源检测单元被配置为在无电池情况下，相对于所述第三预定电压检测所述调节整流装置的所述输出电压。
所述控制单元包括分流模式控制单元，所述分流模式控制单元还被配置为在电池连接的情况下，基于所述相检测单元的输出(即第三信号)和所述第一电压检测单元相对于第一预定电压的输出，提供第一信号。所述分流模式控制单元还被配置为在无电池情况下，基于所述相检测单元的所述第三信号和第二电压检测单元，提供第一信号，所述第二电压检测单元被配置为相对于所述第三预定电压检测所述调节整流装置的所述输出电压。所述控制单元还包括整流模式控制单元，所述整流模式控制单元接收所述相检测单元的输出(即第三信号)以提供第二信号。
所述控制单元包括栅极驱动单元，所述栅极驱动单元被配置为基于来自所述整流模式控制单元的所述第二信号和来自所述分流模式控制单元的所述第一信号，释放所述栅极控制信号。当所述调节整流装置的输出电压大于电池连接情况下的所述第一预定电压或无电池情况下的第三预定电压时，只要所述三相交流电压的对应相的正周期存在，所述第二整流单元通过所述栅极控制信号继续处于分流模式，以及由此所述第二整流单元不依赖于所述调节整流装置的相对于所述第一预定电压的所述输出电压。
当所述相检测单元检测到所述三相交流电压的对应相的所述负周期低于所述第二预定电压时，所述栅极控制信号使所述第二整流单元能够切换至整流模式。所述第二整流单元连接至峰值电压限制单元，所述峰值电压限制单元被配置为最小化所述三相交流电压的每相中的第二整流单元切换期间(即，跨越第二预定电压期间)的峰值电压。在无电池情况下，所述调节整流装置的输出端与感测无电池情况的第二电压检测单元相连接，以及还与相对于第三预定电压支持调节后的所述输出电压的电容器相连。
所述第一整流单元和所述第二整流单元装配在金属包覆铝印刷电路板PCB上以适当散热。所述调节整流装置和控制卡以及SMD连接器一起装配在金属包覆铝PCB上。
在所述相检测单元的输出端的所述第三信号相对于所述三相交流电压的每相从所述正脉冲到负脉冲的改变与所述整流模式控制单元的输出端的所述第二信号从低到高的改变之间存在的微小延迟使所述第二整流单元的分流模式和所述第二整流单元的整流模式分离。
在本发明的另一个优选实施方式中，一种用于调节调节整流装置的输出电压的方法包括以下步骤：从发电装置接收三相交流电压，其中每相包括正周期和负周期；通过多个具有第一栅极端子的第一整流单元对所述三相交流电压的正周期整流，其中，自然地通过第二整流单元的内部二极管，第二整流单元的内部二极管自然对所述三相交流电压的负周期整流。为使该负整流更高效，第二整流单元导通，以绕过其内部二极管，因此，通过与所述发电装置连接的具有第二栅极端子的多个第二整流单元，使得在第二整流单元而不是其内部二极管中出现低压降，从而令装置在热方面更加有效。所述第二整流单元根据负载状况在整流模式和分流模式间切换。通过控制单元控制所述第二整流单元，所述控制单元基于所述调节整流装置的输出电压和来自所述发电装置的所述三相交流电压的每相的所述正周期和负周期输出所述栅极控制信号；所述栅极控制信号通过控制所述第二整流单元的第二栅极端子，使所述第二整流单元能够在整流模式和分流模式间切换，当所述调节整流装置的输出电压大于电池连接情况下的所述第一预定电压和无电池情况下的第三预定电压中的任一者时，通过所述栅极控制信号将所述第二整流单元接通切换至分流模式，以及由此只要所述三相交流电压的对应相的所述正周期存在，则继续所述第二整流单元的分流。所述方法包括通过相检测单元检测所述三相交流电压的各相的相对于第二预定电压的所述正周期和所述负周期，以输出具有正脉冲和负脉冲的第三电压。
所述方法发包括在电池连接情况下，通过第一电压检测单元相对于所述第一预定电压检测所述调节整流装置的所述输出电压。所述方法还包括通过分流模式控制单元基于所述相检测单元的输出(即所述第三信号)和所述第一电压检测单元或第二电压检测单元的输出提供第一信号。所述方法还通过整流模式控制单元基于来自所述相检测单元的输出提供第二信号。
所述方法还通过栅极驱动单元基于来自所述整流模式控制单元的所述第二信号和来自所述分流模式控制单元的所述第一信号提供所述栅极控制信号。所述方法还包括：当所述调节整流设备的输出电压大于在电池连接的情况下的所述第一预定电压和无电池情况下的所述第三预定电压中的任一者时，只要所述三相交流电压的对应相的正脉冲周期存在，则使所述第二整流单元继续保持在分流模式，且不依赖于所述调节整流装置的相对于所述第一预定电压的所述输出电压。
所述方法包括当所述相检测单元检测到所述三相交流电压的对应相的所述负周期低于所述第二预定电压时，通过所述栅极控制信号切换所述第二整流单元至整流模式。所述方法通过与所述第二整流单元连接的峰值电压限制单元最小化在所述三相交流电压的每相中跨越所述第二预定电压期间的第二整流单元切换期间的峰值电压。
所述方法还包括：在无电池情况期间，通过将所述调节整流装置的输出端与感测无电池情况的所述第二电压检测单元相连接以及与相对于所述第三预定电压支持调节后的所述输出电压的电容器相连接，调节所述输出电压。
所述方法包括将所述第一整流单元和所述第二整流单元装配在金属包覆铝印刷电路板PCB上以适当散热，以及将所述调节整流装置和控制卡以及SMD连接器一起装配在金属包覆铝PCB上。因为金属包覆铝PCB在操作和稳定性方面都非常稳固，因此通过将金属包覆铝PCB用于电力装置，装配非常简单。这里第一整流装置和第二整流装置都是MOSFET，且公知的是这些装置对于ESD故障都非常敏感。但通过使用金属包覆铝PCB，可以使用SMD电力部件，以帮助减少手工操作，进而减少因ESD造成的供能设备故障。整个组件可以是自动的。通过使用金属包覆铝PCB，热更均匀地散布在铝外壳的整个区域内，进而为第一整流单元和第二整流单元适当散热，是有利的。因此，在第一整流单元和第二整流单元上的热应力更小。这延长了我们的电力装置的寿命，提高了该电力装置的可靠性。引起我们的调节整流装置的寿命延长和耐用性提高。金属包覆铝PCB的另一个优点是即使有很高的电流通过金属包覆铝PCB，其电力轨道上的热应力也较小。即使很高的电流通过第一整流单元和第二整流单元，电力装置的标签温度并不会迅速上升。为维持两个分离的温度区，即电力部件区和控制电路部件区，所有的控制电路部件都保持在分离的控制卡PCB上，所有的电力装置都设置在分离的热包覆铝PCB上。通过为控制电路和电力电路设置分离的PCB，可以将控制电路部件与电力部件分开。
所述方法包括通过所述第二整流单元在分流模式和整流模式下对所述三相交流电压的每相整流，所述分流模式和所述整流模式通过在所述相检测单元的输出端的所述第三信号相对于所述三相交流电压的每相从所述正脉冲到所述负脉冲的改变与所述整流模式控制单元的输出端的所述第二信号从低到高的改变之间存在的微小延迟而相互分离。
附图说明
图1示出描绘调节整流设备的框图的本发明的实施方式。
图2示出描绘控制单元的框图的本发明实施方式。
图3a和图3b示出描绘电池连接情况下的分流和整流模式的电压波形图的本发明实施方式。
图4示出描绘电池连接情况下的全整流模式的电压波形图的本发明的实施方式。
图5a和图5b示出描绘无电池情况下的分流和整流模式的电压波形图的本发明的实施方式。
图6示出描绘无电池情况下的全整流模式的电压波形图的本发明的实施方式。
图7示出描绘组件的分解图的本发明的实施方式。
图8示出描绘组件装置的正面图的本发明的实施方式。
元件描述 附图标记
调节整流装置 10
整流部 12
控制部 14
第一整流单元 16
第二整流单元 18
发电装置 20
R相 22
Y相 24
B相 26
MOSFET 1 30
MOSFET 2 32
MOSFET 3 34
MOSFET 4 50
MOSFET 5 52
MOSFET 6 54
MOSFET 4的栅极控制信号 60
MOSFET5的栅极控制信号 62
MOSFET6的栅极控制信号 64
电源 70
第一预定电压 72
第二预定电压 74
输出电压 76
第三预定电压 78
控制单元 80
地 82
相检测单元 90
第三信号 92
第四信号 94
第一电压检测单元 96
分流模式控制单元 98
第一信号 100
整流模式控制单元 102
第二信号 104
栅极驱动单元 106
峰值电压限制单元 108
第二电压检测单元 110
电容器 114
电池 116
金属包覆铝印刷电路板(PCB) 120
控制卡 122
表面贴装器件(SMD)连接器 124
调节器组件 126
铝外壳 128
孔环 130
螺纹垫片 132
具体实施方式
通过阅读下列对调节整流装置10以及调节该调解整流装置的相对于地82输出电压76的方法的实施方式的详细描述，可以充分理解本发明。其中，调节整流装置10包括源端子，源端子用于从发电装置20接收三相交流电压，发电装置20连接至整流部12的整流单元以及连接至控制部14中的控制单元80。
如图1所示，发电装置20输入三相交流电压，其中，每相包括正周期和负周期。三相包括R相22，Y相24和B相26。这三相中的每相包括正周期和负周期。发电装置20连接至整流部12中的用于正整流和负整流二者的整流单元。整流单元包括两组整流单元，即第一整流单元16和第二整流单元18。第一整流单元16中的每一者具有第一栅极端子，第一整流单元16由三个MOSFET(即MOSFET 1 30，MOSFET 2 32和MOSFET 3 34)组成。第一整流单元16连接至发电装置20，使得MOSFET 1 30的源极端子和栅极端子连接至发电装置20的R相22，类似地，MOSFET 2 32的源极端子和栅极端子连接至发电装置20的Y相24，类似地，MOSFET 3 34的源极端子和栅极端子连接至发电装置20的B相26。这三个MOSFET通过各自内部的二极管对三相交流电压的每相的正周期进行整流。
第二整流单元18具有第二栅极端子，且第二整流单元18由三个MOSFET(即MOSFET4 50，MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54)组成。第二整流单元18连接至发电装置20，使得MOSFET 4 50的漏极连接至发电装置20的R相22，类似地，MOSFET 5 52的漏极连接至发电装置20的Y相24，类似地，MOSFET 6 54的漏极连接至发电装置20的B相26。这三个MOSFET对三相交流电压的每相的负周期进行整流。
第二整流单元18，即MOSFET 4 50、MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54，取决于负载情况，在整流模式和分流模式之间切换。这些整流单元，即上述MOSFET，包括源极端子、漏极端子和栅极端子，还包括内部二极管。第二整流单元的第二栅极端子从控制单元80接收栅极控制信号。控制单元80被配置为分别通过第二整流单元的栅极控制信号(即分别通过MOSFET 4 60的栅极控制信号、MOSFET 5 62的栅极控制信号以及MOSFET 6 64的栅极控制信号)控制第二整流单元18(即MOSFET 4 50、MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54)。
控制部中14的控制单元80基于在该装置的输出端处接收的相对于第一预定电压72的输出电压76以及三相交流电压的每相的正周期和负周期输出这些栅极控制信号。调节整流装置10将电压调节为与第一预定电压72相同。此外，输出电压高于或低于第一预定电压决定调节的模式，即，当输出电压升高或超过第一预定电压时，装置进入分流模式；当输出电压降低或低于第一预定电压时，装置进入整流模式。
栅极控制信号通过控制第二整流单元18中的各个MOSFET的第二栅极端子，使第二整流单元18中的这些MOSFET能够在整流模式和分流模式之间切换。只有当输出电压76大于第一预定电压72时，控制第二整流单元18中的MOSFET的每个栅极的栅极控制信号才会触发各个MOSFET(即MOSFET 4 50，MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54))的第二栅极端子，以切换到分流模式。一旦切换到第二整流单元18(即MOSFET 4 50，MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54)的分流模式，则只要存在三相交流电压的对应相的正周期期间的第三信号92，则该分流模式将持续。每相的第三信号92为三相交流电压的对应相的相检测单元90的输出。
如图2所示，控制单元80包括相检测单元90。相检测单元90配置成检测三相交流电压的每相中的正周期和负周期。相检测单元90比较输入电压(即来自每相的交流电压)和第二预定电压74。第二预定电压74被限制于第二整流单元(即MOSFET 4 50，MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54)的内部二极管的压降。相检测单元90将来自各相的电压与第二预定电压74进行比较并且针对各相输出第三信号92。如果相电压大于第二预定电压74，则相检测单元90将第三信号92输出为高信号或正脉冲。而如果相输入的电压低于第二预定电压74，则相检测单元90将第三信号92输出为低信号或负脉冲。
控制单元80还包括第一电压检测单元96和第二电压检测单元110。第一电压检测单元96是持续监控电池电压的电路。当连接电池116时，则第一电压检测电源96持续监控输出电压76。在无电池的情况下，第二电压检测单元110持续监控输出电压76。第一电压检测单元96被配置用于在电池连接情况下检测装置的输出端的输出电压76并将输出电压76与第一预定电压72进行比较，并输出第四信号94。第四信号94可以是高信号或低信号。如果输出电压76大于第一预定电压72，则第四信号94为高。而如果输出电压76低于第一预定电压，则第四信号94为低。
类似地，在无电池的情况下，第二电压检测单元110检测装置的输出端的输出电压76，将输出电压76与第三预定电压78进行比较，并输出第四信号94。第四信号94可以是高或低信号。如果输出电压76大于第三预定电压78，则第四信号94输出高信号。而如果输出电压76低于第三预定电压78，则第四信号94输出低信号。
来自第一电压检测单元96或第二电压检测单元110的输出和来自相检测单元90的输出进入分流模式控制单元98。分流模式控制单元98被配置成提供第一信号100。第一信号100只有在两个输入都为高时才为高，即电池连接情况下的第一电压检测单元96或无电池情况下的第二电压检测单元110和相检测单元90的输出是高信号时，则分流模式控制单元98输出高信号，该高信号为第一信号100。即使第四信号94变为低，第一信号100仍保持为高，直到第三信号92保持为高为止。分流模式控制单元98独立地控制第二整流单元18中的每个MOSFET的分流。
控制单元80还包括整流模式控制单元102。整流模式控制单元102控制在第二整流单元18中每个MOSFET的负周期期间，对于每个相的整流模式期间的整流。整流模式控制单元102被配置成接收第三信号并提供第二信号104，第二信号104是相检测单元90的输出(即第三信号92)的反信号。
该第一信号100和第二信号104进行“或”运算，所产生的输出输入到栅极驱动单元106。栅极驱动单元106关于第二整流单元18中的每个MOSFET输出栅极控制信号。栅极驱动单元106被配置成基于第二信号和第一信号释放栅极控制信号，即用于MOSFET 4 50，MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54的第二栅极端子的MOSFET 4的栅极控制信号60、MOSFET 5的栅极控制信号62以及MOSFET 6的栅极控制信号64，并进而控制这些MOSFET的栅极端子以允许它们在分流模式和整流模式之间切换。
一旦栅极控制信号激活或触发其各自的第二栅极，且之后第二整流单元18将独立于输出电压，则第二整流单元18，即MOSFET 4 50，MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54，将继续处于分流模式，即，一旦切换了MOSFET，则即使输出电压76变为与第一预定电压72相等或低于第一预定电压72，只要第一信号100，即对应的分流模式控制单元90的输出，在对应的正周期为正，则第二整流单元持续处于分流模式。
在第二整流单元18中，当各相的负周期自然进行时，通过第二整流单元18(即MOSFET 4 50，MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54)的内部二极管进行整流。当第二整流单元18接通时，即MOSFET 4 50，MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54绕过其内部二极管，导致第二整流单元18中的压降比其内部二极管低，这种整流变得更有效。由此，导致调节整流装置10在激活的整流模式中变得在热方面更有效。
在整流模式下，当相检测单元90检测到相对于第二预定电压74的负周期，即低于第二预定电压74时，第三信号92将变为低，分流模式控制单元98输出低信号，进而使第一信号100为低。同时，整流模式控制单元102输出高信号，即第二信号104变为高。这些输出进行“或”运算，并输入至栅极驱动单元106，栅极驱动单元106相应地输出用于第二整流单元18中每个MOSFET的栅极控制信号。
图3a示出在电池116连接的情况下对于三相交流电压(即R相22，Y相24和B相26)的每相，相检测单元90的输出(即第三信号92)的电压波形和整流模式控制单元102的输出(即第二信号104)的电压波形。相检测单元90对于R相22的输出在0到T3g、T3i到T3t以及T3v之后的时间段内保持为高。类似地，相检测单元90对于Y相24的输出在T3a到T3l、T3n到T3w期间保持为高。而相检测单元90对于B相26的输出在时间段0到T3d、T3f到T3o以及T3q之后均保持为高。相检测单元90对于R相22的输出在时间段T3g到T3i以及T3t到T3v中为低，而对于Y相24的输出在0到T3a、T3l到T3n以及T3w之后为低，类似地，对于B相26的输出在T3d到T3f以及T3o到T3q期间为低。如上所述的整流模式控制单元102以某固定延迟来输出第三信号92的反信号，即第二信号104，即整流控制单元102的输出。整流模式控制单元102的输出，即第二信号104，对于R相22将在时间段T3h到T3i、T3u到T3v期间将为高，类似地对于Y相将在时间段0到T3a、T3m到T3n、以及T3x之后将为高，类似地对于B相26将在时间段T3e到T3f、T3p到T3q中将为高。
图3b示出在电池连接的情况下对于三相交流电压(即R相22，Y相24和B相26)的每相，第一电压检测单元96、分流模式控制单元98以及栅极驱动单元106的输出电压波形。图3b延续图3a。在时间段T3b到T3c、T3j到T3k，以及T3r到T3s中，输出电压76大于第一预定电压72。在该时间段期间，第一电压检测单元96的输出，即第四信号94从低变为高。该输出作为分流模式控制单元98的输入之一。同时，如果相检测单元90对于每相，将高信号输入到分流模式控制单元98，则分流模式控制单元98的输出，即第一信号100对于R相22在时间段T3c到T3g和T3k到T3t，变为高；类似地，对于Y相24在时间段T3c到T3l以及T3s到T3w，第一信号100变为高；对于B相26在时间段0到T3d以及T3k到T3o和T3s之后，第一信号100变为高。即使第四信号94变为低，第一信号100保持为高，直到第三信号92保持为高为止。分流模式控制单元98和整流模式控制单元102的输出，即第一信号100和第二信号104进行“或”操作，并输入到栅极驱动单元106，其进而使第二整流单元18接通。第一信号100和第二信号104的“或”操作的输出输入到栅极驱动单元106，使得每相的栅极控制信号在以下时间段内将为高：对于R相22在时间段T3c到T3g，T3h到T3i，T3k到T3t以及T3u到T3v；类似地对于Y相24在时间段0到T3a，T3c到T3l，T3m到T3n，T3s到T3w以及T3x之后；对于B相26在时间段0到T3d，T3e到T3f，T3k到T3o，T3p到T3q以及T3s之后。
调节整流装置10还设置有RPM相关的电源70。电源70根据发电装置20的输出(即三相交流电压)为控制单元80提供电力。对于本领域技术人员来说电源是常见且熟悉的，因此本文省略对电源工作的详细描述。
第二整流单元18连接至峰值电压限制单元108，峰值电压限制单元108被配置为最小化在正周期跨到负周期或从负周期跨到正周期期间(即在三相交流电压的每相中，跨过第二预定电压74期间)的峰值电压。峰值电压限制单元108连接在第二整流单元中的MOSFET(即MOSFET 4 50，MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54)的每个漏极与各个MOSFET的第二栅极端子之间。该峰值电压限制单元108控制或降低在第二整流单元18中的MOSFET切换时产生的峰值电压。
此外，在相检测单元90处的各个相的从正脉冲到负脉冲的改变状态与整流模式控制单元102的各个相的输出从低到高的改变状态之间，存在固定微小延迟。这一固定微小延迟用于分离分流模式和整流模式。如图3a所示，对于R相22，固定微小延迟为时间段T3g到T3h、T3t到T3u，类似地对于Y相24为时间段T3l到T3m、T3w到T3x，对于B相26为时间段T3d到T3e和T3o到T3p。
在正周期跨到负周期或负周期跨到正周期期间，即在跨越第二预定电压74期间中，当控制单元80未将第二整流单元18切换至整流模式和分流模式时，可能出现峰值电压。这些峰值电压持续时间很短，能量很低，但它跳过了控制单元80的控制。因此为了将这些峰值电压最小化至更安全的限度，如图1所示，峰值电压限制单元108连接在第二整流单元18(即(即MOSFET 4 50，MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54)的漏极端子和栅极端子之间。峰值电压限制单元108包括瞬态电压抑制(Transient Voltage Suppressor，TVS)二极管，TVS二极管降低各相的峰值电压幅度，进而将电压控制在更安全的限度内。
在整流模式，即当第二整流单元18的分流结束或当相检测单元90检测到低于第二预定电压74的负周期时，控制单元80输出栅极控制信号到第二整流单元18的第二栅极端子，进而接通对应于同一相的第二整流单元18。这通过绕过第二整流单元18中的MOSFET的内部二极管，提供通过MOSFET的最小电阻通路，能够使用低压降或效率，并产生有效的整流。
在一替选的实施方式中，图4示出了在电池连接的情况下以及全负载情况(即当输出电压76低于第一预定电压72时)期间，对于三相交流电压的每相(即R相22，Y相24和B相26)，相检测单元90和栅极驱动单元106的输出电压波形。在该全整流模式下，在第一整流单元16中，正周期整流通过第一整流单元16(即MOSFET 1 30，MOSFET 2 32和MOSFET 3 34)的内部二极管产生。第一整流单元16的第一栅极端子连接至同一第一整流单元16的其对应的源极端子。在第二整流单元18中，当每相的负周期自然进行时，整流通过第二整流单元18(即MOSFET 4 50，MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54)的内部二极管产生。为提高该整流的效率，第二整流单元18(即MOSFET 4 50，MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54)导通，绕过其内部二极管，即第二整流单元18在有效整流中，因此在第二整流单元18而不是其内部二极管中存在低压降，导致调节整流设备10变得在热方面更高效。第三信号92，即相检测单元90的输出，在以下时间段内变为高(即正脉冲)：对于R相22在时间段0到T4e、T4g到T4n以及T4p之后，对于Y相24在时间段T4a到T4h、T4j到T4q，对于B相26在时间段0到T4b、T4d到T4k以及T4m之后。第三信号92即相检测单元90的输出，将在以下时间段内为低(即负脉冲)：对于R相22在时间段T4e到T4g以及T4n到T4p，对于Y相24在时间段0到T4a、T4h到T4j以及T4q之后，对于B相26在时间段T4b到T4d以及T4k到T4m。由于全负载情况下的输出电压76低于第一预定电压72，因此分流模式控制单元98的输出保持为低，即第一信号100总保持为低。
同时，整流模式控制单元102以某固定延迟(其与每相的栅极控制信号(即MOSFET4的栅极控制信号60，MOSFET 5的栅极控制信号62以及MOSFET 6的栅极控制信号64)一样)，输出作为第三信号92的反信号的第二信号104。因此，栅极驱动单元106的输出，即每相的栅极控制信号，在以下时间段内变为高：对于R相22在时间段T4f到T4g和T4o到T4p，对于Y相24在时间段0到T4a、T4i到T4j以及T4r之后，对于B相26在时间段T4c到T4d以及T4l到T4m。在相检测单元90的输出从正脉冲到负脉冲变化以及整流模式控制单元102的输出从低到高变化之间存在固定微小延迟。栅极驱动单元106输出栅极控制信号，该栅极控制信号对于每相与第二信号104相同。该固定微小延迟对于R相22是时间段T4e到T4f以及T4n到T4o，对于Y相24是时间段T4h到T4i以及T4q到T4r，对于B相26是时间段T4b到T4c以及T4k到T4l。栅极驱动单元106的输出将在以下时间段内为高：对于R相22在时间段T4f到T4g以及T4o到T4p，对于Y相24在时间段0到T4a、T4i到T4j以及T4r之后，对于B相26在时间段T4c到T4d以及T4l到T4m.因此，每当栅极驱动单元106的输出为高，则第二整流单元18中的MOSFET都将保持在导通状态。
在无电池情况下，调节整流装置10的输出端与感测无电池情况的如上所述的第二电压检测单元110以及支持调节的输出电压76的电容器114连接。
图5a示出在无电池情况下，对于三相交流电压的每相(即R相22，Y相24和B相26)，相检测单元90的输出(即第三信号92)的电压波形和整流模式控制单元102的输出(即第二信号104)的电压波形。相检测单元90对于R相22的输出在时间段0到T5g、T5i到T5p以及T5r之后保持为高。类似地，对于Y相24相检测单元90的输出在时间段T5a到T5j、T5l到T5s保持为高。而对于B相，相检测单元90的输出在时间段0到T5d、T5f到T5m以及T5o之后保持为高。相检测单元90的输出在以下时间段内为低：对于R相22在时间段T5g到T5i以及T5p到T5r中，而对于Y相24在时间段0到T5a、T5j到T5l以及T5s之后，类似地对于B相26在时间段T5d到T5f以及T5m到T5o。上述整流模式控制单元102以某固定延迟输出第三信号92的反信号，其为第二信号104，即整流控制单元102的输出。整流模式控制单元102的输出(即第二信号104)在以下时间段内为高：对于R相22在时间段T5h到T5i、T5q到T5r，类似地对于Y相在时间段0到T5a、T5k到T5l以及T5t之后，类似地对于B相26在时间段T5e到T5f、T5n到T5o。
图5b示出在无电池情况下对于三相交流电压的每相(即R相22，Y相24和B相26)，第二电压检测单元110、分流模式控制单元98和栅极驱动单元106的输出电压波形。图5b延续图5a。在无电池情况下，调节整流装置10的输出端的输出电压76的调节取决于连接在调节整流装置10的输出端的输出电容器114的充电和放电。在时间段0-T5a以及T5b之后，输出电压76高于第三预定电压76。在该时间段，第二电压检测单元110的输出(即第四信号94)为高。该输出作为分流模式控制单元98的输入之一。同时，如果相检测单元90对于每相输入高信号到分流模式控制单元98，则分流模式控制单元98的输出(即第一信号100在以下时间段内为高：对于R相22在时间段0到T5a、T5c到T5g以及T5i到T5p以及T5r之后，类似地对于Y相24在时间段0到T5a、T5c到T5j、T5l到T5s，以及对于B相26在时间段0到T5d、T5f到T5m以及T5o之后。
即使第四信号94变为低，第一信号100保持为高，直到第三信号92保持为高为止。分流模式控制单元98和整流模式控制单元102的输出，即第一信号100和第二信号104进行“或”操作，并输入栅极驱动单元106，该栅极驱动单元从而引起第二整流单元18导通，以能够将第二整流单元切换至分流模式。第一信号100和第二信号104进行“或”操作得到的输出输入到栅极驱动单元106使得各相的栅极控制信号在以下时间段内保持为高：对于R相22在时间段0到T5a、T5c到T5g、T5h到T5p以及T5q之后，类似地对于Y相24在时间段0到T5a、T5c到T5j、T5k到T5s以及T5t之后，对于B相26在时间段0到T5d、T5e到T5m以及T5n之后。
在一替选实施方式中，图6示出在无电池情况下和全负载情况(即当输出电压76低于第三预定电压78)期间，对于三相交流电压的每相(即R相22，Y相24和B相26)，相检测单元90和栅极驱动单元106的输出电压波形。在该全整流模式下，在第一整流单元16中，正周期整流通过第一整流单元16(即MOSFET 1 30，MOSFET 2 32和MOSFET 3 34)的内部二极管发生。第一整流单元16的第一栅极端子连接至同一第一整流单元16的各个源极端子。在第二整流单元18中，当每相的负周期自然进行时，整流通过第二整流单元18(即MOSFET 4 50，MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54)的内部二极管发生。为提高该整流的效率，第二整流单元18导通，即MOSFET 4 50，MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54绕过其内部二极管，即第二整流单元18出于有效整流中，因此在第二整流单元18而不是其内部二极管中存在低压降，导致调节整流设备10变得在热方面更加高效。第三信号92，即相检测单元90的输出，在以下时间段内变为高(即正脉冲)：对于R相22在时间段0到T6e、T6g到T6n以及T6p之后，对于Y相24在时间段T6a到T6h、T6j到T6q，对于B相26在时间段0到T6b、T6d到T6k以及T6m之后。第三信号92即相检测单元90的输出，将在以下时间段内为低(即负脉冲)：对于R相22在时间段T6e到T6g以及T6n到T6p，对于Y相24在时间段0到T6a、T6h到T6j以及T6q之后，对于B相26在时间段T6b到T6d以及T6k到T6m。由于全负载情况下的输出电压76低于第三预定电压78，因此分流模式控制单元98的输出保持为低，即第一信号100总保持为低。
同时，整流模式控制单元102，以与每相的栅极控制信号(即MOSFET 4的栅极控制信号60，MOSFET 5的栅极控制信号62以及MOSFET 6的栅极控制信号64)相同的某固定延迟，输出第二信号104，该第二信号104是第三信号92的反信号。因此，栅极驱动单元106的输出，即每相的栅极控制信号在以下时间段内变为高：对于R相22在时间段T6f到T6g和T6o到T6p，对于Y相24在时间段0到T6a、T6i到T6j以及T6r之后，对于B相26在时间段T6c到T6d以及T6l到T6m。在相检测单元90的输出从正脉冲到负脉冲的改变与整流模式控制单元102的输出从低到高变化之间存在固定微小延迟。栅极驱动单元106输出栅极控制信号，该栅极控制信号线对于每相与第二线号104相同。这一固定微小延迟对于R相22是时间段T6e到T6f以及T6n到T6o，对于Y相24是时间段-T6h到T6i以及T6q到T6r，对于B相26是时间段-T6b到T6c以及T6k到T6l。栅极驱动单元106的输出将在以下时间段内为高：对于R相22在时间段T6f到T6g以及T6o到T6p，对于Y相24在时间段0到T6a、T6i到T6j以及T6r之后，对于B相26在时间段T6c到T6d以及T6l到T6m。因此，每当栅极驱动单元106的输出为高，第二整流单元18中的MOSFET都将保持在导通状态。
在一替选实施方式中，如图7所示，第一整流单元(即MOSFET 1 30，MOSFET 2 32和MOSFET 3 34)以及第二整流单元(即MOSFET 4 50，MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54)装配在金属包覆铝PCB 120上，其进而引起适当散热。对电力设备(即第一整流单元(即MOSFET 130，MOSFET 2 32和MOSFET 3 34)以及第二整流单元(即MOSFET 4 50，MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54)使用金属包覆铝PCB 120降低了调节器组件126的复杂度。因此，第一整流装置和第二整流装置都是MOSFET，且公知的是这些设备对于ESD故障非常敏感。因此，金属包覆铝PCB 120可以使用SMD电力部件，即第一整流单元(即MOSFET 1 30，MOSFET 2 32和MOSFET 3 34)以及第二整流单元即MOSFET 4 50，MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54)。这进而帮助减少手工作业，从而降低由ESD造成的电力装置故障。整个组件可以是自动的。通过使用金属包覆铝PCB 120，热量更均匀地散布在铝外壳18的整个区域内，进而引起第一整流单元16和第二整流单元18适当散热。因此，在第一整流单元16和第二整流单元18上的热应力更小。这进一步引起延长了本发明的调节整流装置10的寿命，提高了该装置的耐用性。此外，即使有很高的电流通过金属包覆铝PCB 120，该金属包覆铝PCB上的电力轨道上的热应力也更小。即使很高的电流通过第一整流单元16和第二整流单元18，电力装置(即第一整流单元(即MOSFET 1 30，MOSFET 2 32和MOSFET 3 34)以及第二整流单元(即MOSFET 4 50，MOSFET 5 52以及MOSFET 6 54))的标签温度并不会迅速上升。为维持两个分离的温度区，即电力部件区和控制电路部件区，所有的控制电路部件都保持在分离的控制卡PCB 122上，所有的电力装置都保持在分离的热包覆铝PCB 120上。通过为控制电路和电力电路设置分离的PCB，可以将控制电路部件与电力部件分开。使用两个螺纹垫片132有两个目的：第一用于固定金属包覆铝PCB 12，第二用于保持金属包覆铝PCB 120和控制卡122之间的距离。电容器144连接在调节整流装置10的输出端并且主要在无电池情况下使用，也组装在铝外壳128中。橡胶孔环130用于将线束固定在金属包覆铝PCB 120的表面层面。
此外，图8示出了调节器组件126，该调节器组件包括在铝外壳128中的装配在金属包覆铝PCB 120上的调节整流装置10、控制卡122和SMD连接器124，进而形成调节器组件126。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种调节整流装置(10)，包括：
源端子，所述源端子用于从发电装置(20)接收三相交流电压，其中，各个相包括正周期和负周期；
多个具有第一栅极端子的第一整流单元(16)，所述第一整流单元连接至所述发电装置(20)以对所述三相交流电压的所述正周期整流；
多个具有第二栅极端子的第二整流单元(18)，所述第二整流单元(18)连接至所述发电装置(20)以对所述三相交流电压的所述负周期整流，其中，所述第二整流单元(18)根据负载情况在整流模式和分流模式之间切换；以及
控制单元(80)，所述控制单元被配置为通过栅极控制信号控制所述第二整流单元，所述控制单元(80)基于所述调节整流装置(10)的相对于电池连接情况下的第一预定电压(72)和无电池情况下的第三预定电压(78)中的任一者的输出电压(76)、和来自所述发电装置(20)的所述三相交流电压的每一个相的所述正周期和所述负周期，输出所述栅极控制信号；所述栅极控制信号通过控制所述第二整流单元(18)的所述第二栅极端子，使所述第二整流单元(18)能够在整流模式和分流模式之间切换，其中，当所述调节整流装置(10)的所述输出电压(76)大于电池连接情况下的所述第一预定电压(72)和无电池情况下的所述第三预定电压(78)中的任一者时，所述栅极控制信号使所述第二整流单元(18)切换至分流模式，以及由此只要所述三相交流电压的对应相的所述正周期存在，则继续所述第二整流单元(18)的所述分流。
2.如权利要求1所述的调节整流装置(10)，其中，所述控制单元(80)包括相检测单元(90)，所述相检测单元被配置为检测来自所述三相交流电压的各个相的相对于第二预定电压(74)的所述正周期和所述负周期，其中，所述相检测单元(90)输出具有正脉冲和负脉冲的第三信号(92)。
3.如权利要求2所述的调节整流装置(10)，其中，所述控制单元(80)包括第一电压检测单元(96)，所述第一电压检测单元被配置为在电池连接情况下相对于所述第一预定电压(72)检测所述调节整流装置(10)的所述输出电压(76)。
4.如权利要求3所述的调节整流装置(10)，其中，所述控制单元(80)包括分流模式控制单元(98)，所述分流模式控制单元被配置为：在电池连接的情况下，基于所述相检测单元(90)的所述第三信号(92)和所述第一电压检测单元(96)相对于第一预定电压(72)的输出，提供第一信号(100)。
5.如权利要求3所述的调节整流装置(10)，其中，所述控制单元(80)包括分流模式控制单元(98)，所述分流模式控制单元被配置为：在无电池情况下，基于所述相检测单元(90)的所述第三信号(92)和第二电压检测单元(110)的输出提供第一信号(100)，所述第二电压检测单元被配置为相对于所述第三预定电压(78)检测所述调节整流装置(10)的所述输出电压(76)。
6.如前述权利要求中任一项所述的调节整流装置(10)，其中，所述控制单元(80)包括整流模式控制单元(102)，所述整流模式控制单元被配置为从所述相检测单元(90)接收所述第三信号(92)以提供第二信号(104)。
7.如权利要求6所述的调节整流装置(10)，其中，所述控制单元(80)包括栅极驱动单元(106)，所述栅极驱动单元被配置为基于来自所述整流模式控制单元(102)的所述第二信号(104)和来自所述分流模式控制单元(98)的所述第一信号(100)释放所述栅极控制信号。
8.如前述权利要求中任一项所述的调节整流装置(10)，其中，只要所述三相交流电压的对应相的所述正周期存在，所述第二整流单元(18)通过所述栅极控制信号继续处于分流模式，以及由此所述第二整流单元(18)不依赖于所述调节整流装置(10)的相对于所述第一预定电压(72)的所述输出电压(76)。
9.如权利要求6所述的调节整流装置(10)，其中，当所述相检测单元(90)检测到所述三相交流电压的对应相的所述负周期低于所述第二预定电压(74)时，所述栅极控制信号使所述第二整流单元(18)能够切换至整流模式。
10.如前述权利要求中任一项所述的调节整流装置(10)，其中，所述第二整流单元(18)连接至峰值电压限制单元(108)，所述峰值电压限制单元被配置为最小化所述三相交流电压的各个相中的跨越第二预定电压(74)期间的峰值电压。
11.如前述权利要求中任一项所述的调节整流装置(10)，其中，在无电池情况期间，所述调节整流装置(10)的输出端子与用于感测无电池情况的所述第二电压检测单元(110)相连接、以及与用于相对于第三预定电压(78)支持调节后的所述输出电压(76)的电容器(114)相连接。
12.如权利要求1所述的调节整流装置(10)，其中，所述第一整流单元(16)和所述第二整流单元(18)装配在金属包覆铝印刷电路板PCB(120)上以适当散热。
13.如权利要求1所述的调节整流装置(10)，其中，所述调节整流装置(10)和控制卡(122)以及SMD连接器(124)一起装配在金属包覆铝PCB(120)上。
14.如前述权利要求中任一项所述的调节整流装置(10)，其中，在整流模式期间所述栅极控制信号切换所述第二整流单元(18)以提供通过所述第二整流单元(18)的最小电阻通路，以使所述第二整流单元(18)的压降绕过内部二极管，进而产生有效整流。
15.如前述权利要求中任一项所述的调节整流装置(10)，其中，在所述相检测单元(90)的输出端的所述第三信号(92)相对于所述三相交流电压的各个相从正脉冲到负脉冲的改变与在所述整流模式控制单元(102)的输出端的所述第二信号(104)从低到高的改变之间存在的微小延迟将所述第二整流单元(18)的分流模式和整流模式分离。
16.一种用于调节调节整流装置(10)的输出电压(76)的方法，包括以下步骤：
从发电装置(20)接收三相交流电压，其中，各个相包括正周期和负周期；
通过多个具有第一栅极端子的第一整流单元(16)，对所述三相交流电压的所述正周期整流；
通过多个具有第二栅极端子的第二整流单元(18)，对所述三相交流电压的所述负周期整流，所述第二整流单元(18)连接到所述发电装置(20)，所述第二整流单元根据负载情况在整流模式和分流模式间切换；
通过控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)，所述控制单元(80)基于所述调节整流装置(10)的相对于电池连接情况下的第一预定电压(72)和无电池情况下的第三预定电压(78)中的任一者的输出电压(76)、以及来自所述发电装置(20)的所述三相交流电压的各个相的所述正周期和所述负周期，输出栅极控制信号；所述栅极控制信号通过控制所述第二整流单元(18)的所述第二栅极端子，使所述第二整流单元(18)能够在整流模式和分流模式之间切换，其中，当所述调节整流装置(10)的所述输出电压(76)大于电池连接情况下的所述第一预定电压(72)和无电池情况下的所述第三预定电压(78)中的任一者时，通过所述栅极控制信号使所述第二整流单元(18)切换至分流模式，以及由此只要所述三相交流电压的对应相的所述正周期存在，则继续所述第二整流单元(18)的所述分流。
17.如权利要求16所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括通过相检测单元(90)检测来自所述三相交流电压的各个相相对于第二预定电压(74)的所述正周期和所述负周期以输出具有正脉冲和负脉冲的第三信号(92)。
18.如权利要求17所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括在电池连接的情况下通过第一电压检测单元(96)相对于第一预定电压(72)检测所述调节整流装置(10)的所述输出电压(76)。
19.如权利要求18所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括：在电池连接的情况下，通过分流模式控制单元(98)基于所述相检测单元(90)的所述第三信号(92)和所述第一电压检测单元(96)相对于第一预定电压(72)的输出，提供第一信号(100)。
20.如权利要求18所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括：在无电池情况下，通过分流模式控制单元(98)基于所述相检测单元(90)的所述第三信号(92)和所述第二电压检测单元(110)相对于第三预定电压(78)的输出，提供第一信号(100)。
21.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括：通过整流模式控制单元(102)基于来自所述相检测单元(90)的所述第三信号(92)提供第二信号(104)。
22.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括：通过栅极驱动单元(106)基于来自所述整流模式控制单元(102)的所述第二信号(104)和来自所述分流模式控制单元(98)的所述第一信号(100)提供所述栅极控制信号。
23.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括：只要所述三相交流电压的对应相的所述正周期存在，则使所述第二整流单元(18)继续处于分流模式，不依赖于所述调节整流装置(10)相对于所述第一预定电压(72)的所述输出电压(76)。
24.如权利要求21所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括：当所述相检测单元(90)检测到所述三相交流电压的对应相的所述负脉冲低于所述第二预定电压(74)时，通过所述栅极控制信号将所述第二整流单元(18)切换成整流模式。
25.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括：通过连接至所述第二整流单元(18)的峰值电压限制单元(108)最小化所述三相交流电压的各个相中跨越所述第二预定电压(74)期间的峰值电压。
26.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括：在无电池情况期间，通过将所述调节整流装置(10)的输出端子与用于感测无电池情况的第二电压检测单元(110)相连接以及与用于相对于所述第三预定电压(78)支持调节后的所述输出电压(76)的电容器(114)相连接，来调节所述输出电压(76)。
27.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括将所述第一整流单元(16)和所述第二整流单元(18)装配在金属包覆铝印刷电路板PCB(120)上以适当散热的步骤。
28.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括将所述调节整流装置(10)和控制卡(122)以及SMD连接器(124)一起装配在金属包覆铝PCB(120)上的步骤。
29.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括通过所述第二整流单元(18)在分流模式和整流模式下对所述三相交流电压的各个相整流的步骤，其中，所述分流模式和所述整流模式通过在所述相检测单元(90)的输出端的所述第三信号(92)相对于所述三相交流电压的各个相从所述正脉冲到所述负脉冲的改变与在所述整流模式控制单元(102)的输出端的所述第二信号(104)从低到高的改变之间存在的微小延迟而相互分离。

Claims (29)

1.一种调节整流装置(10)，包括：
源端子，所述源端子用于从发电装置(20)接收三相交流电压，其中，各个相包括正周期和负周期；
多个具有第一栅极端子的第一整流单元(16)，所述第一整流单元连接至所述发电装置(20)以对所述三相交流电压的所述正周期整流；
多个具有第二栅极端子的第二整流单元(18)，连接至所述发电装置(20)以对所述三相交流电压的所述负周期整流，其中，所述第二整流单元(18)根据负载情况在整流模式和分流模式之间切换；以及
控制单元(80)，所述控制单元被配置为通过栅极控制信号控制所述第二整流单元，所述控制单元(80)基于所述调节整流装置(10)的相对于电池连接情况下的第一预定电压(72)和无电池情况下的第三预定电压(78)中的任一者的输出电压(76)、和来自所述发电装置(20)的所述三相交流电压的每一个相的所述正周期和所述负周期，输出所述栅极控制信号；所述栅极控制信号通过控制所述第二整流单元(18)的所述第二栅极端子，使所述第二整流单元(18)能够在整流模式和分流模式之间切换，其中，当所述调节整流装置(10)的所述输出电压(76)大于电池连接情况下的所述第一预定电压(72)和无电池情况下的所述第三预定电压(78)中的任一者时，所述栅极控制信号使所述第二整流单元(18)切换至分流模式，以及由此只要所述三相交流电压的对应相的所述正周期存在，则继续所述第二整流单元(18)的所述分流。
2.如权利要求1所述的调节整流装置(10)，其中，所述控制单元(80)包括相检测单元(90)，所述相检测单元被配置为检测来自所述三相交流电压的各个相的相对于第二预定电压(74)的所述正周期和所述负周期，其中，所述相检测单元(90)输出具有正脉冲和负脉冲的第三信号(92)。
3.如权利要求2所述的调节整流装置(10)，其中，所述控制单元(80)包括第一电压检测单元(96)，所述第一电压检测单元被配置为在电池连接情况下相对于所述第一预定电压(72)检测所述调节整流装置(10)的所述输出电压(76)。
4.如权利要求3所述的调节整流装置(10)，其中，所述控制单元(80)包括分流模式控制单元(98)，所述分流模式控制单元被配置为：在电池连接的情况下，基于所述相检测单元(90)的所述第三信号(92)和所述第一电压检测单元(96)相对于第一预定电压(72)的输出，提供第一信号(100)。
5.如权利要求3所述的调节整流装置(10)，其中，所述控制单元(80)包括分流模式控制单元(98)，所述分流模式控制单元被配置为：在无电池情况下，基于所述相检测单元(90)的所述第三信号(92)和第二电压检测单元(110)的输出提供第一信号(100)，所述第二电压检测单元被配置为相对于所述第三预定电压(78)检测所述调节整流装置(10)的所述输出电压(76)。
6.如前述权利要求中任一项所述的调节整流装置(10)，其中，所述控制单元(80)包括整流模式控制单元(102)，所述整流模式控制单元被配置为从所述相检测单元(90)接收所述第三信号(92)以提供第二信号(104)。
7.如权利要求6所述的调节整流装置(10)，其中，所述控制单元(80)包括栅极驱动单元(106)，所述栅极驱动单元被配置为基于来自所述整流模式控制单元(102)的所述第二信号(104)和来自所述分流模式控制单元(98)的所述第一信号(100)释放所述栅极控制信号。
8.如前述权利要求中任一项所述的调节整流装置(10)，其中，只要所述三相交流电压的对应相的所述正周期存在，所述第二整流单元(18)通过所述栅极控制信号继续处于分流模式，以及由此所述第二整流单元(18)不依赖于所述调节整流装置(10)的相对于所述第一预定电压(72)的所述输出电压(76)。
9.如权利要求6所述的调节整流装置(10)，其中，当所述相检测单元(90)检测到所述三相交流电压的对应相的所述负周期低于所述第二预定电压(74)时，所述栅极控制信号使所述第二整流单元(18)能够切换至整流模式。
10.如前述权利要求中任一项所述的调节整流装置(10)，其中，所述第二整流单元(18)连接至峰值电压限制单元(108)，所述峰值电压限制单元被配置为最小化所述三相交流电压的各个相中的跨越第二预定电压(74)期间的峰值电压。
11.如前述权利要求中任一项所述的调节整流装置(10)，其中，在无电池情况期间，所述调节整流装置(10)的输出端子与用于感测无电池情况的所述第二电压检测单元(110)相连接、以及与用于相对于第三预定电压(78)支持调节后的所述输出电压(76)的电容器(114)相连接。
12.如权利要求1所述的调节整流装置(10)，其中，所述第一整流单元(16)和所述第二整流单元(18)装配在金属包覆铝印刷电路板PCB(120)上以适当散热。
13.如权利要求1所述的调节整流装置(10)，其中，所述调节整流装置(10)和控制卡(122)以及SMD连接器(124)一起装配在金属包覆铝PCB(120)上。
14.如前述权利要求中任一项所述的调节整流装置(10)，其中，在整流模式期间所述栅极控制信号切换所述第二整流单元(18)以提供通过所述第二整流单元(18)的最小电阻通路，以使所述第二整流单元(18)的压降绕过内部二极管，进而产生有效整流。
15.如前述权利要求中任一项所述的调节整流装置(10)，其中，在所述相检测单元(90)的输出端的所述第三信号(92)相对于所述三相交流电压的各个相从正脉冲到负脉冲的改变与在所述整流模式控制单元(102)的输出端的所述第二信号(104)从低到高的改变之间存在的微小延迟将所述第二整流单元(18)的分流模式和整流模式分离。
16.一种用于调节调节整流装置(10)的输出电压(76)的方法，包括以下步骤：
从发电装置(20)接收三相交流电压，其中，各个相包括正周期和负周期；
通过多个具有第一栅极端子的第一整流单元(16)，对所述三相交流电压的所述正周期整流；
通过多个连接到所述发电装置(20)的具有第二栅极端子的第二整流单元(18)，对所述三相交流电压的所述负周期整流，所述第二整流单元根据负载情况在整流模式和分流模式间切换；
通过控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)，所述控制单元(80)基于所述调节整流装置(10)的相对于电池连接情况下的第一预定电压(72)和无电池情况下的第三预定电压(78)中的任一者的输出电压(76)、以及来自所述发电装置(20)的所述三相交流电压的各个相的所述正周期和所述负周期，输出栅极控制信号；所述栅极控制信号通过控制所述第二整流单元(18)的所述第二栅极端子，使所述第二整流单元(18)能够在整流模式和分流模式之间切换，其中，当所述调节整流装置(10)的所述输出电压(76)大于电池连接情况下的所述第一预定电压(72)和无电池情况下的所述第三预定电压(78)中的任一者时，通过所述栅极控制信号使所述第二整流单元(18)切换至分流模式，以及由此只要所述三相交流电压的对应相的所述正周期存在，则继续所述第二整流单元(18)的所述分流。
17.如权利要求16所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括通过相检测单元(90)检测来自所述三相交流电压的各个相相对于第二预定电压(74)的所述正周期和所述负周期以输出具有正脉冲和负脉冲的第三信号(92)。
18.如权利要求17所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括在电池连接的情况下通过第一电压检测单元(96)相对于第一预定电压(72)检测所述调节整流装置(10)的所述输出电压(76)。
19.如权利要求18所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括：在电池连接的情况下，通过分流模式控制单元(98)基于所述相检测单元(90)的所述第三信号(92)和所述第一电压检测单元(96)相对于第一预定电压(72)的输出，提供第一信号(100)。
20.如权利要求18所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括：在无电池情况下，通过分流模式控制单元(98)基于所述相检测单元(90)的所述第三信号(92)和所述第二电压检测单元(110)相对于第三预定电压(78)的输出，提供第一信号(100)。
21.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括：通过整流模式控制单元(102)基于来自所述相检测单元(90)的所述第三信号(92)提供第二信号(104)。
22.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括：通过栅极驱动单元(106)基于来自所述整流模式控制单元(102)的所述第二信号(104)和来自所述分流模式控制单元(98)的所述第一信号(100)提供所述栅极控制信号。
23.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括：只要所述三相交流电压的对应相的所述正周期存在，则使所述第二整流单元(18)继续处于分流模式，不依赖于所述调节整流装置(10)相对于所述第一预定电压(72)的所述输出电压(76)。
24.如权利要求21所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括：当所述相检测单元(90)检测到所述三相交流电压的对应相的所述负脉冲低于所述第二预定电压(74)时，通过所述栅极控制信号将所述第二整流单元(18)切换成整流模式。
25.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括：通过连接至所述第二整流单元(18)的峰值电压限制单元(108)最小化所述三相交流电压的各个相中跨越所述第二预定电压(74)期间的峰值电压。
26.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤，所述通过所述控制单元(80)控制所述第二整流单元(18)的步骤包括：在无电池情况期间，通过将所述调节整流装置(10)的输出端子与用于感测无电池情况的第二电压检测单元(110)相连接以及与用于相对于所述第三预定电压(78)支持调节后的所述输出电压(76)的电容器(114)相连接，来调节所述输出电压(76)。
27.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括将所述第一整流单元(16)和所述第二整流单元(18)装配在金属包覆铝印刷电路板PCB(120)上以适当散热的步骤。
28.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括将所述调节整流装置(10)和控制卡(122)以及SMD连接器(124)一起装配在金属包覆铝PCB(120)上的步骤。
29.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括通过所述第二整流单元(18)在分流模式和整流模式下对所述三相交流电压的各个相整流的步骤，其中，所述分流模式和所述整流模式通过在所述相检测单元(90)的输出端的所述第三信号(92)相对于所述三相交流电压的各个相从所述正脉冲到所述负脉冲的改变与在所述整流模式控制单元(102)的输出端的所述第二信号(104)从低到高的改变之间存在的微小延迟而相互分离。
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